城鎮(zhèn)污水處理中對間歇膨脹水解工藝的應(yīng)用

季誠云　丁玉珍

【摘 要】通過研究發(fā)現(xiàn)，采用間歇膨脹水解工藝進(jìn)行綜合城鎮(zhèn)污水處理過程中，通過有效將水力停留時間（HRT）控制在7.5～17.5h的條件下，我們對反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度以及SS的去除率、COD和B/C值的變化進(jìn)行了細(xì)致考察。通過分析結(jié)果，我們得到以下結(jié)論：在SS為500～ 800mg /L、進(jìn)水COD為900～1300mg/L的環(huán)境中，反應(yīng)器中污泥濃度大于10g/L，此外，我們還發(fā)現(xiàn)1～4m 高度之間，反應(yīng)器高度和污泥濃度變現(xiàn)為線性關(guān)系；將HRT控制在13.5h之內(nèi)，對COD的去除率小于20%，當(dāng)HRT大于13.5h時， COD的去除率則有了明顯提高，具體呈現(xiàn)為大于25%；研究表明，COD去除率與B/C值的變化呈相反狀態(tài)，當(dāng)HRT設(shè)置在8～9h時，B/C值增加幅度為最大，當(dāng)HRT大于13.5h時，B/C 值的增幅快速變慢；此時對SS的去除率大于65%。水解出水在接觸氧化/混凝沉淀工藝處理后，pH 值、COD、TP、NH3 - N分別為8.27、95.3 mg/L、0.39mg/L、6.27mg/L，結(jié)果完全符合企業(yè)提標(biāo)后污水排放的要求。

【關(guān)鍵詞】間歇膨脹水解反應(yīng)；城鎮(zhèn)污水處理；水力停留時間

隨著工業(yè)化的迅速普及，城鎮(zhèn)污水處理廠需要處理的污水量迅速加大，生活污水以及工業(yè)廢水的雙重壓力，使得進(jìn)水表現(xiàn)出水量和水質(zhì)變化加大、污染物濃度增高、可生化性困難等特性。與此同時，由于污水廠在建設(shè)以及污水處理工藝中對工業(yè)廢水的估計嚴(yán)重不足，導(dǎo)致不論在技術(shù)層面還是具體容納過程中，城鎮(zhèn)污水處理廠都面臨著難以解決的巨大困擾。基于以上情況，加快技術(shù)改造力度，及時研究出適用于城鎮(zhèn)污水處理的工藝已經(jīng)成了當(dāng)務(wù)之急。

1.材料和方法

1.1廢水水質(zhì)

某污水處理廠的污水處理量是43×104m3/d，進(jìn)水量中印染廠廢水、化工印染等工業(yè)廢水所占污水總進(jìn)水量的92%左右，企業(yè)現(xiàn)有工藝水平滯后，難以實現(xiàn)提標(biāo)后的處理標(biāo)準(zhǔn)，為了確保實驗的實戰(zhàn)性，廢水水質(zhì)采用該廠調(diào)節(jié)池出水作為原水作為現(xiàn)場研究使用。

1.2試驗器材和采用方法

水解反應(yīng)器高度為8.5m，直徑為2.3m，能夠達(dá)到的實際容載水平為22.5m3，填料區(qū)高度為1.8m，污泥區(qū)高度為5m，周期為7min，布水時間為30s。試驗工藝的全過程按照圖一進(jìn)行布局。潛水泵被置于調(diào)節(jié)池之中，通過回流管路完成控制進(jìn)水量的的大小，經(jīng)水泵流出的水進(jìn)入脈沖布水器，在布水器內(nèi)存積7min 的進(jìn)水量后，在半分鐘內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)器的最低端，置于三辰池底部的污泥在脈沖進(jìn)水的過程中和池內(nèi)的進(jìn)水進(jìn)行高速融合，利用發(fā)生膨脹對溶解性COD進(jìn)行高速去除； 脈沖結(jié)束后污泥層逐步下沉，同時沉降期間進(jìn)行進(jìn)水中SS含量的過濾攔截，以保證SS的滯留率被控制在一定數(shù)值之內(nèi)，除此之外，污泥通過循環(huán)沉降不僅能為實現(xiàn)污水處理提供足夠的原料。而且還能確保污泥濃度保持在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)。因此，底部污泥必須嚴(yán)格保障處在在循環(huán)的“膨脹—收縮”運(yùn)動過程。

圖一 污水處理流程

1.3實驗取樣和分析手法

取用水解反應(yīng)器內(nèi)的進(jìn)、出水分別對B/C、SS、COD值進(jìn)行測定，同時測對不同高度時的污泥濃度用反應(yīng)器進(jìn)行有效觀測。分析手法：對BOD5采取生物膜法進(jìn)行分析，pH 值的測定利用便攜式pH計直接記錄，用重鉻酸鉀法測定COD，通過運(yùn)用重量法進(jìn)行污泥濃度測量。

2.實驗結(jié)果以及研究分析

2.1對水解反應(yīng)器的運(yùn)行效果進(jìn)行研究

泥水融合效果及污泥處在不同高度時的濃度直對水解反應(yīng)器的最終處理效果有著顯而易見的影響。實驗進(jìn)行過程中通過對反應(yīng)器在0.5～4.5m高度之間的污泥濃度進(jìn)行測定，數(shù)據(jù)顯示，0.5～4m 之間污泥濃度較高，且都保持在10g/L 乃至更高，數(shù)據(jù)尤為明顯的顯示，處在0.5m 高度的污泥濃度不僅比其他高度的濃度要大很多，而且它的變化范疇也更為靈活。實驗證明反應(yīng)器高度的增加過程中污泥濃度不斷降低，與其伴隨的狀況是污泥濃度的變化也顯示出逐步變小的趨勢。通過實驗結(jié)果我們不難得出結(jié)論，通過間歇膨脹復(fù)合水解反應(yīng)器的使用能夠確保污泥濃度穩(wěn)定在一定數(shù)值之間。另外，研究數(shù)據(jù)還告訴我們，在1～4m之間時高度與平均污泥濃度表現(xiàn)出線性關(guān)系，線性系數(shù)是0.97，適用于方程y=16.4-1.45x。

2.2去除COD及B/C過程中HRT對其的影響

通過水解酸化能夠有效去除SS、COD同時提高廢水的可生化性，本實驗考察了不同HRT下對SS和COD的去除效果及水解前后B/C 值的具體變化，結(jié)果如圖二所示。

圖二 不同HRT下對SS和COD的去除效果影響

不難發(fā)現(xiàn)，城鎮(zhèn)污水處理過中間應(yīng)該根據(jù)處理目的對綜合污水的水力停留時間長短進(jìn)行科學(xué)選擇，假如在排放污水過程中對總氮有明確要求，而且實際情況中B/N 值嚴(yán)重不足，那么就應(yīng)該把HRT時間控制在10小時之內(nèi)，這樣能夠保證污水中有機(jī)物的含量不被消融，為操作過程中的反硝化處理提供原料；假使排放污水的過程中沒有總氮要求，企業(yè)就可以選擇在可承受的范圍內(nèi)，選用時間較為延長的HRT，確保最大程度地去除有機(jī)物，降低后續(xù)單元的工作負(fù)荷。

2.3水解反應(yīng)器對SS及COD的去除效果

初步測定顯示，由于采用脈沖進(jìn)水的手段，污泥區(qū)總處在循環(huán)性的“收縮—膨脹”運(yùn)動過程中，污泥上升流速在膨脹狀態(tài)下為6.5m/h，這一速度能夠保證泥水高效的融合，為提高對溶解性COD的去除率奠定基礎(chǔ)。污泥在收縮狀態(tài)下處于自由沉降的運(yùn)動過程，對去除SS可以達(dá)到很好的效果。此外，測定還顯示，間歇膨脹復(fù)合水解反應(yīng)器可以提高對COD的去除率以及在污水處理過程中，省略初沉池。

3.結(jié)論

（1）采用間歇膨脹復(fù)合水解反應(yīng)器處理綜合城鎮(zhèn)污水，在布水時間為30s、脈沖周期為7min、水力停留時間在7.5～17.5h 的環(huán)境下，污泥在反應(yīng)器內(nèi)濃度達(dá)到10g/L以上，且反應(yīng)器高度與污泥濃度呈線性關(guān)系，回歸系數(shù)是0.97，方程是y=16.4-1.45x。

（2）COD去除率及B/C值受HRT的影響明顯，當(dāng)HRT<13.5h時對COD的去除率小于20%，當(dāng)HRT>13.5h時對COD的去除率大于25%。B/C值的變化與COD去除率呈反向規(guī)律。

（3）污泥區(qū)處于周期性的“收縮—膨脹”循環(huán)運(yùn)動狀態(tài)，膨脹運(yùn)動時，上升流速為6.5m/h，能夠保證泥水充分融合；處于自由沉降狀態(tài)的收縮過程中，污泥對SS的去除率能夠保持在65%以上。

（4）水解出水經(jīng)接觸氧化/混凝沉淀手段進(jìn)一步處理后，pH 值、COD、TP、NH3-N分別為8.27、95.3mg/L、0.39mg/L、6.27mg/L，完全滿足企業(yè)提標(biāo)后的排放要求。

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